(57)【要約】  簡易な構成で、所定の方向における指向性パターンを非対称にすることができる空中超音波センサを得る。  一端が開口し、他端が閉塞面となり、中空部を有するケースと、前記閉塞面の内側に配置された圧電素子とからなり、前記閉塞面が振動面となる空中超音波センサであって、前記ケースの側面は、少なくとも一部に開口面側から取り除いた領域が設けられていることを特徴とする。前記閉塞面は、円形、楕円形、長円形、正方形、または長方形のいずれかでなる。
2011067835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口し、他端が閉塞面となり、中空部を有するケースと、
前記閉塞面の内側に配置された圧電素子と
からなり、前記閉塞面が振動面となる空中超音波センサであって、
前記ケースの側面は、少なくとも一部に開口面側から取り除いた領域が設けられている
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は楕円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は長円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は正方形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は長方形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、空中に超音波を放射して周囲の物体からの反射波を受信して障害物の有無を検知する空中超音波センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の空中超音波センサは、圧電素子を用いて、超音波を空気中に放射するものであり、障害物等から反射された反射波を空中超音波センサで受信することにより、障害物を検知する障害物検知システム等に利用されている。例えば、自動車等の車両に搭載する検知システムで利用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。【０００３】
特許文献１では、一面開口した箱状のケース体を有し、ケース体の底部に圧電素子が配置され、ケース体は、金属の板材から形成され、縦横比が所定の比率に形成された略矩形状の振動部を有し、振動部に圧電素子が取り付けられる金属ケースと、一面に金属ケースを収納する収納凹所が開口し、収納凹所の底部に設けた窓孔から金属ケースの振動部を外部に露出させた状態で、収納凹所内に金属ケースが配置される合成樹脂製の樹脂ケースとで構成したことを特徴とするものである。圧電素子が取り付けられた金属ケースの振動部は、収納凹所の底部に設けた窓孔から外部に露出しており、振動部の縦横比は所定の比率に設定されているので、超音波の指向性を調整することができる空中超音波センサが得られる。【０００４】
また、特許文献２では、一方向で比較的長く、別な方向で比較的短くなるような掘り込みを設けた有底筒状ケースの底面内部に圧電素子を貼り合わせてユニモルフ振動を構成し、この振動体のケース外側面にて超音波の送信、受信を行う超音波送受波器において、有底筒状ケースの比較的短い側の側面に、この幅を超えないような開口部を設けることにより、指向特性を狭くすることが示されている。よって、これらの空中超音波センサを自動車のバンパーにとりつけた場合、路面に対して平行な方向は広く、かつ垂直な方向に狭い異方向性の指向性を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２３５５３９号公報
【特許文献２】特開２００６−３４５２７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、これらの空中超音波センサは、路面に平行な方向または垂直な方向における指向性は、空中超音波センサを中心として対称の指向性パターンとなってしまう。例えば、路面の障害物を検知する場合、路面に垂直な方向における指向特性は、路面側は広い必要があるが、路面と反対の方向、すなわち上空側は、検知対象が存在しないため、指向特性は狭くてよい。よって、このような検知を行う場合は、非対称な指向特性パターンの空中超音波センサが望まれる。しかし、従来の空中超音波センサでは、所定の方向における指向性パターンを非対称にすることができない問題があった。【０００７】
この発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で、所定の方向における指向性パターンを非対称にすることができる空中超音波センサを得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る空中超音波センサは、一端が開口し、他端が閉塞面となり、中空部を有するケースと、前記閉塞面の内側に配置された圧電素子とからなり、前記閉塞面が振動面となる空中超音波センサであって、前記ケースの側面は、少なくとも一部に開口面側から取り除いた領域が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ケースの側面の少なくとも一部に開口面側から取り除かれた領域が設けられているため、ケースの側面が振動することにより放射される超音波が生じなく、したがって、センサ構造が非対称となることに起因して、簡易な構成で、所定の方向における指向性パターンを非対称にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係る空中超音波センサを示す概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る空中超音波センサの指向特性シミュレーション結果を示す図である。
【図３】図２に示すシミュレーションに用いた空中超音波センサの構造を示す図であり、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’で切断した断面図、（ｂ）は二次元平面モデルを示す側面図である。
【図４】従来例に相当する空中超音波センサの指向特性シミュレーション結果を示す図である。
【図５】図４に示すシミュレーションに用いた空中超音波センサの構造を示す図であり、（ａ）は、（ｂ）のＡ−Ａ’で切断した断面図、（ｂ）は二次元平面モデルを示す側面図である。
【図６】図１に示す空中超音波センサにおいて、ケース１の閉塞面の形状を略円形とした例を示す図である。
【図７】図１に示す空中超音波センサにおいて、ケース１の閉塞面の形状を略長円形とした例を示す図である。
【図８】図１に示す空中超音波センサにおいて、ケース１の閉塞面の形状を略正方形とした例を示す図である。
【図９】図１に示す空中超音波センサにおいて、ケース１の閉塞面の形状を略長方形とした例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る空中超音波センサについて図を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る空中超音波センサを示す概略図であり、図１（ａ）は側面図、図１（ｂ）は上面図である。この空中超音波センサは、一端が開口し、他端が閉塞面となるケース１と、ケース１の閉塞面の内側に設けられた円形平板形状の圧電素子２とからなり、圧電素子２はケース１の閉塞面の内側の中心位置に接着剤等により固着されている。入出力端子３ａは、ケース１に接続され、入出力端子３ｂは、圧電素子２のケース１との接着面とは反対面に接続されている。
【００１２】
ケース１は、例えばガラスクロスによって強化された比較的剛性の高い樹脂や、アルミニウム等の金属からなり、ケース１の側面１ａは、少なくとも一部に開口面側から取り除かれた領域１ｂが設けられており、対向する面が非対称に形状となっている。圧電素子２は、例えばＰＺＴやチタン酸バリウム等の圧電セラミックによって構成される。実施の形態１に係る空中超音波センサでは、入出力端子３ａ、３ｂから駆動信号を印加することにより、圧電素子２を振動させ、超音波を発生させることができる。
【００１３】
図２は、実施の形態１に係る空中超音波センサの指向特性シミュレーション結果であり、図３は、シミュレーションに用いた空中超音波センサの構造を示す図であり、図３（ａ）は、図３（ｂ）のＡ−Ａ’で切断した断面を示している。なお、シミュレーションでは、シミュレーションモデルとして、図３（ａ）に示した二次元平面モデルを用いている。
【００１４】
また、比較のため、従来例に相当する空中超音波センサの指向特性シミュレーション結果を示す。図４は、従来例に相当する空中超音波センサの指向特性シミュレーション結果であり、図５は、シミュレーションに用いた空中超音波センサの構造を示す図であり、図５（ａ）は、図５（ｂ）のＡ−Ａ’で切断した断面を示している。なお、シミュレーションでは、シミュレーションモデルとして、図５（ａ）に示した二次元平面モデルを用いている。また、図２および、図４は、半円の中心にセンサが配置された場合の半径２０ｃｍ内の音圧分布を示しており、色の濃淡で音圧の強度を示しており、色の薄い領域が、音圧が強い領域、すなわち、超音波が強く放射される領域を示している。
【００１５】
実施の形態１に係る空中超音波センサでは、ケース１の側面１ａの少なくとも一部が開口面側から取り除かれた領域１ｂが設けられているため、ケースの側面が振動することにより放射される超音波が生じない。したがって、センサ構造が非対称となることに起因して、図２に示すように、正面方向における超音波が強く放射される領域は−３０°近傍から４０°近傍となり、０°を中心として非対称の指向特性となる。
【００１６】
一方、従来例の空中超音波センサでは、ケース１の側面１ａに取り除かれた領域１ｂが存在しないため、ケースの側面が振動することにより放射される超音波が生じる。したがって、センサ構造は対称となるため、図４に示すように、正面方向における超音波が強く放射される領域は、−２０°近傍から２０°近傍となり、０°を中心に対称な指向特性となる。
【００１７】
このように、実施の形態１に係る空中超音波センサによれば、空中超音波センサを中心に左右で非対称な指向特性を得ることができるので、空中超音波センサを自動車のバンパーにとりつける際に、指向特性の狭い側を上空側に、指向特性の広い側を路面側になるように設置することにより、路面側の指向特性は広く、路面と反対側は狭い異方向性の指向特性を得ることができる。
【００１８】
また、実施の形態１に係る空中超音波センサの指向特性は、ケース１の取り除く面積により調整することができる。すなわち、上述した説明において、指向特性の狭い側とは、図１において、ケース１の側面を取り除いた領域１ｂが存在する側であり、図２に示す指向特性シミュレーション結果では、マイナスの角度側が、領域１ｂが存在する領域が寄与する指向特性となり、プラスの角度側が、領域１ｂが存在しない領域が寄与する指向特性となる。空中超音波センサでは、ケース１における閉塞面（圧電素子２が設けられる側とは反対の面）での振動が支配的となって超音波が放射されるが、ケース１の側面の振動も超音波の放射に寄与する。
【００１９】
このため、ケース１の側面の面積が増える（取り除かれた領域１ｂの面積が減る）と、ケース１の振動する範囲が増加し、超音波の放射される範囲も増加することにより、指向特性が広くなる。一方、ケース１の側面の面積が減る（取り除かれた領域１ｂの面積が増える）と、振動する範囲が減少し、超音波の放射される範囲が減少することにより指向特性が狭くなる。このようにして、実施の形態１に係る空中超音波センサの指向特性は、ケース１の取り除く面積により調整することができる。
【００２０】
また、実施の形態１では、ケース１の閉塞面の形状を略円形として説明したが、これに限るものではなく、図６に示すような略楕円形とし、ケース１の側面を取り除いた領域１ｂを設けた構成としても同様な効果を得ることができる。
【００２１】
また、実施の形態１では、ケース１の閉塞面の形状を略円形として説明したが、これに限るものではなく、図７に示すような略長円形とし、ケース１の側面を取り除いた領域１ｂを設けた構成としても同様な効果を得ることができる。
【００２２】
また、実施の形態１では、ケース１の閉塞面の形状を略円形として説明したが、これに限るものではなく、図８に示すような略正方形とし、ケース１の側面を取り除いた領域１ｂを設けた構成としても同様な効果を得ることができる。
【００２３】
また、実施の形態１では、ケース１の閉塞面の形状を略円形として説明したが、これに限るものではなく、図９に示すような略長方形とし、ケース１の側面を取り除いた領域１ｂを設けた構成としても同様な効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
この発明は、障害物を検知する障害物検知システム等に利用され、特に、自動車等の車両に搭載する検知システムに有用である。
【符号の説明】
【００２５】
１  ケース、１ａ  ケース１の側面、１ｂ  開口面側から取り除かれた領域、２  圧電素子、３ａ，３ｂ  入出力端子。
【図１】
2011067835.tif 000003
【図２】
2011067835.tif 000004
【図３】
2011067835.tif 000005
【図４】
2011067835.tif 000006
【図５】
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【図６】
2011067835.tif 000008
【図７】
2011067835.tif 000009
【図８】
2011067835.tif 000010
【図９】
2011067835.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月6日(2012.3.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
この発明に係る空中超音波センサは、一端が開口し、他端が閉塞面となり、中空部を有するケースと、前記閉塞面の内側に配置された圧電素子とからなり、前記閉塞面が振動面となる空中超音波センサであって、前記ケースの側面は、少なくとも一部に開口面側から取り除いた領域が非対称に設けられていることを特徴とする。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開口し、他端が閉塞面となり、中空部を有するケースと、
前記閉塞面の内側に配置された圧電素子と
からなり、前記閉塞面が振動面となる空中超音波センサであって、
前記ケースの側面は、少なくとも一部に開口面側から取り除いた領域が非対称に設けられている
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項３】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は楕円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項４】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は長円形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項５】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は正方形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【請求項６】
請求項１に記載の空中超音波センサにおいて、
前記閉塞面は長方形でなる
ことを特徴とする空中超音波センサ。
【国際調査報告】
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